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30 分钟

使用TC9400和STM32G431RB将变化的频率无缝转换为精确的电压信号

频率到电压:揭示信号转换的魔力!

Hz To V Click with Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

Hz To V Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G431RB

使用我们的频率到电压解决方案,自信地导航信号分析世界,提供无与伦比的精确性,将频率数据捕获并转换为电压信号。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Hz to V Click基于Microchip的TC9400,这是一个电压到频率和频率到电压转换器。它接受频率在1kHz到10kHz范围内的信号,并生成对应于输入频率的直流电压,范围从0.33V到3.3V,响应非常线性。此信号进一步通过运算放大器传递,以便将其缩小到MCU可接受的水平。输入信号可以应用于mikroBUS™的PWM引脚或外部输入端子。输入源可以通过板载开关选择,标记为INPUT SEL。当第一次操作Hz to V click时,需要校准它。该点击器配备有可变电阻,用于微调偏移量。应按照以下步骤校准

设备:将1kHz频率的输入信号应用于输入。应调整偏移量,以便在输出上出现330mV的直流信号。Hz to V click配备了输入信号端子(FREQ IN),用于连接频率在1kHz到10kHz之间的信号。除了此信号输入端子外,还可以选择由主机MCU生成的PWM信号作为输入。INPUT SEL开关可以设置为使用来自mikroBUS™的PWM引脚作为控制电压输入。建议信号幅度不要超过3.3V。输出端子(VOLT OUT)用于输出生成的电压。如前所述,电压水平取决于输入信号频率。这个生成的电压也可以在mikroBUS™的AN引

脚上获得。输出信号通过运算放大器(OPAMP)传递,该运算放大器用作输出缓冲器和输出电压的电压调节级。为了为TC9400和LM318 OPAMP提供12V,Hz to V click采用了MIC2606,一款来自Microchip的升压稳压器构建的升压转换器,工作频率为2MHz。这个IC提供12V,用于从mikroBUS™插座中引出的5V供应TC9400。升压稳压器的EN引脚路由到mikroBUS™的CS引脚,并用于启用升压稳压器的电源输出,有效地启用TC9400本身。EN引脚由板载电阻拉到高逻辑电平(3.3V)。

Hz To V Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G431RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G431RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G431RB front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32k

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PA15
AN
NC
NC
RST
Chip Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Frequency Input
PC8
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Hz To V Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G431RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

这个库包含了Hz To V Click驱动的API。

关键函数:

  • hztov_read_voltage - 读取电压的函数

  • hztov_set_input_frequency - 更改输出电压的函数

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief HzToV Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Hz to V Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the driver and enables the Click board.
 * 
 * ## Application Task  
 * Sets the PWM frequency then reads the voltage from VO pin and logs all data on USB UART.
 * 
 * @note
 * In order to set PWM frequency down to 1 kHz, the user will probably need to 
 * lower the main MCU clock frequency.
 * The output voltage may vary, depending on the offset potentiometer setting on the Click.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "hztov.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static hztov_t hztov;
static log_t logger;
static float voltage;
static uint16_t fin;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    hztov_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    hztov_cfg_setup( &cfg );
    HZTOV_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    hztov_init( &hztov, &cfg );
    
    hztov_set_enable ( &hztov, HZTOV_ENABLE );
    
    fin = HZTOV_MIN_FREQ;
    
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    if ( fin > HZTOV_MAX_FREQ )
        fin = HZTOV_MIN_FREQ;
    hztov_set_input_frequency( &hztov, fin );
    Delay_ms ( 1000 );
    log_printf( &logger, "Frequency: %u Hz \r\n", fin );
    voltage = 0;
    for ( uint8_t cnt = 0; cnt < 100; cnt++ )
    {
        voltage += hztov_read_voltage( &hztov );
    }
    log_printf( &logger, "Voltage: %.2f V \r\n", voltage / 100.0 );
    log_printf( &logger, "-------------------\r\n" );
    
    fin += 1000;
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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